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机械加工误差管理论文 篇1：
浅谈离心叶轮叶片五轴加工误差的虚拟测量技术
摘要：文章针对某企业离心叶轮零件复杂曲面的五轴加工，采用虚拟测量技术，来降低加工误差，提升叶轮使用性能，介绍了离心叶轮叶片的五轴加工误差和虚拟测量技术。
关键词：离心叶轮叶片；五轴加工；加工误差；加工精度；虚拟测量技术 文献标识码：A
1 离心叶轮叶片五轴加工的问题
针对现代企业离心叶轮叶片五轴加工，针对当前机械加工行业，在离心叶轮叶片加工过程中，其具备的测量技术还较为落后，并不能够有效适应当前的叶片五轴加工的技术需求。对当前企业离心叶轮叶片加工中，应用加工误差及虚拟测量技术，针对离心叶轮叶片加工铣削力求解方面缺乏对加工误差的有效测量与补偿手段；通过检查UG干扰，促使刀具定向，最优刀具姿态以及位置，导出其在曲面上源文件，转换成五轴叶轮NC代码，用三坐标测量机验证叶片缺陷，使叶片五轴加工可以具有精确的几何形状，提升加工精度。离心叶轮叶片五轴加工中，叶片部分多由曲线组成，是一个复杂空间曲面，且叶身截面相应减薄，型线也变化，加工时极易产生过切；同时，在叶轮叶片五轴加工中，由于加工误差的存在，大力降低叶轮叶片五轴加工精度，降低叶轮叶片使用寿命。
2 加工误差的虚拟测量技术
针对离心叶轮的特点，可以根据离心叶轮零件的结构，然后通过UG软件中的数控编制，降低加工误差测量中的编程难度，能够将常用的数控加工方式以及数控中的加工参数集成到UG模块之中，从而可以制成离心叶轮加工中零件的UG编程模板，有效提升离心叶轮零件在数控程序编制中的质量，也可以加快数控编制效率。并且利用UG编程模板，根据加工中离心叶轮的几何体形状，规范毛坯加工的情况，有效提高离心叶轮叶片数控加工质量。提高的工作质量与效率，实现对离心叶轮加工的“无图化”、“自动化”发展。在离心叶轮叶片五轴加工中，利用多轴机床模型通过虚拟测量技术，能够有效克服对传统精密测量设备依赖，也可以通过模拟离心叶轮叶片件加工过程，提出误差补偿方法，进行有限元分析，提取每个位置的弹性变形值，测量其加工误差分布，有效提高零件加工精度。
3 离心叶轮叶片五轴加工误差分析
3.1 机床加工误差
对于机床加工运动中，机床热变形及几何误差，将会降低叶片五轴加工精度。刀心所走过的直线为同一条，但如若改变刀轴方向，那么此时尽管控制系统是进行的线性插补，但事实上刀心与工件所走的是曲线而非直线，于是便形成插补误差。当车削叶片五轴细长轴时，可以采用跟刀架以及中心架，有效消除以及少工件变形，减少加工误差。同时，在加工中，若是应用大进给量的反向切削方法，则消除轴向切削弯曲变形问题，降低加工误差。只有采用轮廓的切向进、退刀方式，评价叶片加工表面主要参数，通过切削试验，研究切削速度、进给量及对工件粗糙度影响规律，优化叶片加工参数，才可以保证刀路轨迹平滑，保证叶片曲面的加工质量。如下图1所示：
3.2 工艺误差
此项误差主要是指让刀误差，它是在切削时，零件或刀具受到切削力而产生变形，最终导致加工误差的形成，此变形包含零件变形和刀具变形。在加工叶轮时，因为两片叶中间有宽度很小的通道，并且深度又很大。在叶片五轴零件加工后，其实际的几何参数与理想参数间，存在的差值就是加工精度。若是此时的加工误差越小，则零件的符合程度则越高，零件的加工精度也就越高。零件加工误差的大小可以直接反映出加工精度的高低，故此，在实际离心叶轮叶片加工中，可以通过分析影响这些工艺误差的因素，并找出其存在规律，找到减小工艺误差的方法，提高加工精度。
3.3 侧铣加工误差
针对叶片五轴的侧铣加工中，多使用五坐标联动加工的方式，其中主要是针对非可展直纹面表面的侧铣加工，并且从数学的角度来讲，不能用半径大于零的圆柱形成滚动包络面，否则将会影响刀具的实际操作。叶片五轴加工中，可以解除叶片工件的多次调试装卡，降低其复杂角度再定位的加工难度，不仅可以解决加工的时间，还可以避免加工误差。这不但节约了时间，而且还大大降低了误差，并且节约了安装工件就位所需的工装夹具等所需的昂贵费用。在加工中，可以针对叶片五轴运用环面刀具，根据其几何特点，采取离散点概念，建立其复杂的基于五轴叶片曲面的数学模型，应用刀轴矢量与刀位点表示刀具的具体位置，可以通过考察工件的曲目点与刀具位置关系，得到瞬时刀位的误差分布算法，然后再据此从宏观上，分析刀具表面与叶片五轴工件面接触的状况，计算出瞬时刀位的误差分布，并可以据此调整刀位，使其逐步达到优化的刀位，降低误差。
3.4 转子误差分析
把转子内径和外径光车到尺寸，精车轴孔到-0.03～-0.04的尺寸；然后就成为转子部件，车的时候，外圆、内圆和孔都是一次装夹；压轴的时候也有顺滑的模的，同轴度不够，压好轴后打跳动，一些误差在0.08，差的更达0.15。如图2为叶轮叶片转子：
一般的叶片有叶根、型面和围带三部分，最新型的压气机叶片只有型面和叶根部分，一般叶根在叶根槽里，看不出来。转子片不需要单个片子进行热处理，材料是DW800；转子是铸铝的，就是内外圆要车的。外转定子压入铝座中，铸铝的转子中心压入轴，保证精度。然后定转子再配合。根据最优刀具姿态和位置在曲面上的所有切割点，切割位置的源文件导出，可以转换成NC代码的五轴机床使各种类型的离心式叶轮。
4 虚拟测量技术的应用
在离心叶轮叶片五轴加工中，对于典型离心叶轮叶片零件加工，应用虚拟测量技术，结合UG编程模板与有限元分析，节省编程时间，具有实际的应用价值。
4.1 生成叶片加工误差模型
生成叶片加工误差模型，首先建立UG零件与毛坯的模型，然后再建立基于叶片加工的UG-CAM模型，之后创建叶片五轴加工刀具的轨迹，生成叶片加工的数控程序。在UG软件里利用加工刀位文件仿真生成。在离心叶轮叶片UG编程模板之中，可以根据叶片五轴零件特征，利用粗加工的工序循环操作，为精加工的工步中留0.5mm的余量。
4.2 构建虚拟测量路径
建立UG零件和毛坯模型，做好创建刀具轨迹的准备工作，并且在创建UG刀具轨迹中，对于轴颈类零件加工中，可以在工具的节点组之中，创建好粗车程序组和精车程序组，并针对五轴加工的细节设置好工件与毛坯。创建好路基轨迹之后，编辑好叶片加工的切削区域，并设置好五轴加工的切削策略。如下图3中所示就是设置的粗加工路径轨迹：
4.3 效益分析
在离心叶轮叶片加工中，分析叶片加工误差，应用虚拟测量技术，实际对离心叶轮叶片进行加工模拟时，考虑其弹性变形引起误差、塑性变形等问题，并且应该优化叶片加工工艺参数，以有效提高叶片加工精度。应用有限元分析的方法，分析离心叶轮叶片五轴加工中的变形分布规律，有效补偿叶片加工中的误差。可以基于虚拟测量技术的原理，在对实际的离心叶轮叶片五轴加工之中，可以准确应用虚拟测量方法，避免加工误差的发生，在UG模块平台上，实现对叶片加工误差的分析，确保实际加工精度。针对离心叶轮叶片加工中存在的问题，利用误差虚拟测量手段，建立加工误差高效虚拟测量方法，利用UG建立三维实体模型，对离心叶轮叶片加工进行物理仿真，有效提升加工直观性。
5 结语
综上所述，在实际离心叶轮叶片五轴加工中，根据离心叶轮叶片的结构特点，采取虚拟测量技术方法，并结合应用软件实现虚拟测量，不仅可以提升加工精度，还提高离心叶轮加工质量与加工效率，值得在实际加工中推广应用。
参考文献
[1] 戴林强.离心叶轮叶片五轴加工误差分析与虚拟测量技术的研究[D].湘潭大学，2012.
[2] 陈睿，刘新灵，蔡显新.离心叶轮叶片裂纹产生原因分析[J].理化检验（物理分册），2011，（1）.
[3] 杨井红，蒋建强，李洪举.基于UG的叶轮叶片五轴模拟加工的分析[J].广西轻工业，2011，（11）.
[4] 武凯，何宁.薄臂结构件铣削加工动态特性研究[J].机械设计与制造，2010，（7）.
[5] 赵中华，张水忠.基于UG平台叶轮五轴加工工艺及虚拟仿真技术研究[J].工艺与检测，2009，（8）.
[6] 申通.浅析离心压气机叶轮高精度五轴数控加工技术[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2013，（6）.
（责任编辑：黄银芳）
作者：黄美发 周华荣
机械加工误差管理论文 篇2：
车削大螺距螺纹工艺可靠性评判方法
摘要：大螺距螺杆左右螺纹面加工误差沿轴向的分布对压力机滑块的定位与重复定位精度有重要影响，车削螺纹工艺应具有高可靠性。已有的利用误差最大值评判加工精度的方法，忽略了加工误差沿轴向的分布特性，无法揭示工艺的可靠性。为此，采用相同工艺方案，进行两次车削螺距16mm外螺纹试验，构建中径误差和左右螺纹面的大小径、牙型半角、螺距误差分布行为序列，采用灰色关联分析方法，利用加工误差分布行为序列的相似性评判大螺距外螺纹工艺可靠性，并进行实验验证。结果表明，采用该方法可有效识别和评判车削大螺距螺纹工艺可靠性。
关键词：大螺距;外螺纹;加工误差;灰色关联;工艺可靠性
DOI：10.15938/j.jhust.2019.01.001
文献标志码： A
Process Reliability Evaluation Method of Turning Large Pitch External Thread
JIANG Bin 1，WANG Sen 1，LI Zhe 1，ZHANG Wei 1，WU Pei jun 2
（1.Key Lab of National and Local United Engineering for High Efficiency Cutting and Tools，
Harbin University of Science and Technology， Harbin 150080， China;
2.Qiqihar No.2 Machine Tool （Group） Co.， Ltd. Qiqihar 161000， China）
0引言
多工位压力机中通常有四个结构尺寸相同的大螺距螺杆，依靠其螺旋传动调整滑块位置和间隙，左右螺纹面加工误差沿轴向的分布特性对其定位与重复定位精度有重要影响[1-2]。在加工多个结构参数相同的大螺距外螺纹时，采用相同的加工工艺，但其螺纹面加工误差沿轴向呈不同的分布特性，则工艺方案的可靠性低[3-4]。已有的利用误差最大值评判加工精度的方法，忽视了加工误差沿轴向的分布，无法揭示车削工艺可靠性，因此提出工艺可靠性评判方法。
工艺可靠性是指工艺在规定的期限和生产率下，保持加工质量和实现规定工艺过程的能力[5-7]。目前，在工艺可靠性研究方面，邓超等[8]针对大型数控机床结构和加工工况负载的实际情况，通过实验识别大型数控机床的动力学参数和切削力动态模型参数，建立数控机床加工过程动力学模型，并拟合加工精度进行工艺可靠性评估。张根宝等[9]提出将产品的基本运动功能进行结构化分解思想，并利用灰色预测理论建立装配过程可靠性与关键可靠性控制点的相关关系，以此评价和预测装配过程可靠性。匡芬等[10]考慮制造过程中的质量特性演化规律，提出基于Granger检验及Cox回归的工艺可靠性综合评估方法.付桂翠等[11]提出了基于产品可靠性的工艺系统基本影响关系可靠性模型，研究了工艺系统可靠度和工序可靠度的定量计算方法。这些研究极大地推动工艺可靠性的发展，但从加工误差沿轴向分布方面，对车削外螺纹工艺可靠性研究较少，有必要对此进行研究。
本文根据轴向分层切削方式和大螺距外螺纹结构的特点，确定螺纹面几何结构特征参数及其加工误差种类;采用一种工艺方案进行两组大螺距外螺纹车削实验，获取螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距和中径误差沿轴向的分布曲线，并建立上述加工误差的行为序列，对螺纹面加工误差沿轴向行为序列进行关联分析，定量表征螺纹面加工误差的保持性、可重复性和左右螺纹面加工误差的一致性，从而评价车削大螺距螺纹工艺方案的可靠性，并进行试验验证，证明工艺评判方法的有效性，为车削大螺距螺纹工艺设计提供理论依据。
1螺纹面加工误差沿轴向的分布特性
实验采用两把结构相同的可换刀头弹簧式车
刀，在机床（CAX6140）上分别对两个试件进行轴向分层切削，试件材料均为35CrMo调质处理，结构为右旋梯形外螺纹，头数为1，螺纹长度为160.mm，大径为120.mm，小径为104.mm，中径为112.mm，螺距为16.mm，牙型半角为15°，牙槽宽为6 2.mm。
刀具材料为高速钢（W18Cr4V），左刃前角、主偏角、刃倾角、后角分别为0°、76°2′、0°、8°50′，右刃前角、主偏角、刃倾角、后角分别为0°、106°14′、0°、6°15′。精加工采用相同的切削方案，进给量均为16.mm/r，主轴转速为10.rpm，先右刃切削10次，而后采用左刃切削13次，轴向单次加工余量均为0 05.mm。
依据轴向分层车削的切削方式，将加工误差分为中径误差，左螺纹面大径、小径、螺距和牙型半角误差，右螺纹面大径、小径、螺距和牙型半角误差。
通过三坐标测量机提取中径误差特征点和左右螺纹面大小径、牙型半角误差特征点处的坐标值，通过解算得到各特征点处的误差值;采用万能工具显微镜测量实际螺距值，通过解算得到左右螺纹面螺距误差。
以螺纹各加工误差值作为纵坐标，误差特征点绕螺纹轴线旋转的角度作为横坐标，建立试件1和试件2螺纹面加工误差沿轴向分布曲线，如下图所示。
由图1～图3可知，试件1和试件2的螺纹面大径误差在 -0 017.9 ～ 0 017.4 mm范围内频繁变动，螺纹面小径误差在 -0 018.7 ～ 0 018.8 mm范围内频繁变动，螺纹面牙型半角误差的波动范围是 -0 52°～ 0 53°，螺距误差的波动范围是-0 012～0 013.mm，中径误差的波动范围是 -0 018.8 ～ 0 017.9 mm;左右螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距误差和中径误差均满足螺纹加工精度要求。但螺纹面加工误差沿轴向分布频繁变动，误差分布的平稳性较差;同侧及左右螺纹面加工误差沿轴向的分布具有较大差异性，该实验方案的可靠性有待揭示。
2车削大螺距螺纹工艺可靠性评判
大径、小径、螺距、牙型半角和中径误差是反映大螺距外螺纹螺纹面质量的重要指标。因此，利用上述误差沿轴向的分布特性分析螺纹面加工误差的保持性、可重复性和左右螺纹面加工误差的一致性，便能够评判工艺可靠性。
采用相同加工工艺加工 m（m>1） 个大螺距螺纹试件，建立其工艺可靠性评判方法，如图4所示。
通过构建各加工误差分布行为序列，采用灰色关联分析方法，进行加工误差分布行为序列的相似性评判。以加工误差沿轴向分布序列与其误差绝对值的最小值的等值序列的绝对关联度，表征螺纹面加工误差的保持性;在同侧螺纹面加工误差行为序列中，以螺纹面加工误差保持性最高的序列与其它误差序列的绝对关联度，表征同侧螺纹面加工误差的可重复性;利用左右螺纹面加工误差行为序列的绝对关联度，表征左右螺纹面加工误差的一致性，进而评判工艺可靠性。
3螺纹面加工误差的保持性评判
车削螺纹过程中，伴随着刀具磨损和振动等因素的变化，螺纹面加工误差沿轴向不断变化。以试件1左螺纹面大径误差为例，如图1（a）所示，左螺纹面大径误差在 -0 016.5 ～ 0 017.4 mm范围内频繁变动。因此，以其误差沿轴向分布曲线与该誤差绝对值最小值的等值曲线的形状相似程度，定量表征左螺纹面大径误差沿轴向分布的保持性，形状相似度越高，螺纹面加工误差的保持性越高。
以试件1左螺纹面大径误差为例，以左螺纹面大径误差绕螺纹轴线的实际检测值建立比较序列如下：
X 1=（a 1，a 2，…，a p ）（1）
以左螺纹面大径误差绝对值的最小值a min 建立等值参考序列如下：
Y 1=（a （1） min ，a （2） min ，…，a （ p ） min ）（2）
式中：a （1） min =a （2） min =…=a （ p ） min ;p为沿工件轴向误差测量点的个数;a p为左螺纹面大径误差沿轴向的第p个加工误差值。
依据灰色绝对关联度分析法[12]，以序列X 1与Y 1的绝对关联度值ε 11 ，定量表征左螺纹面大径误差沿轴向分布曲线与其误差绝对值最小值等值分布曲线的几何形状相似程度。绝对关联度值越接近于1，形状相似度越高，螺纹面加工误差的保持性越高。
同理，采用灰色绝对关联分析法解算m个大螺距螺纹的螺纹面加工误差行为序列与其误差绝对值最小值等值参考序列的绝对关联度，并构建关联度值的集合Sε1 ， 关联度值越接近于1，则说明螺纹面加工误差的保持性越高。
依据实验所得螺纹加工误差沿轴向的分布曲线，采用上述方法，求解试件1和试件2螺纹面加工误差的绝对关联度，关联度解算结果如表1所示。
由表1可知，试件1和试件2的螺纹面加工误差绝对关联度值范围分别为 0 508.4 ～ 0 557.3 和 0 661.7 ～ 0 730.6， 虽然试件2的单侧螺纹面加工误差关联度值均高于试件1，试件2大螺距外螺纹的螺纹面加工误差的保持性较试件1高，但试件1和试件2单个螺纹面加工误差的保持性均低，其螺纹面加工误差的保持性有待提高。
4螺纹面加工误差的可重复性评判
采用相同车削工艺轴向分层车削多个大螺距外螺纹时，其同侧螺纹面加工误差沿轴向分布应具有高相似性。以试件1和试件2左螺纹面大径误差为例，如图5所示。
由图5可知，试件1和试件2的左螺纹面大径误差均在 -0 016.5 ～ 0 017.4 mm范围内频繁变动，但两条误差分布曲线呈不同的分布特性。为此，比较其曲线形状，来评判分布特性的相似性，相似度越高，则螺纹面加工误差的可重复性越高。
以试件1和试件2的左螺纹面大径误差为例，选择试件1和试件2左螺纹面大径误差沿轴向分布保持性最高的曲线，并以其作为参考序列，以其它曲线作为比较序列，解算绝对关联度。
同理，当采用相同车削工艺加工 m个螺纹时，依据上述方法，构建m个螺纹的关联度值的集合S ε2 ，若关联度值越接近于1，则说明同侧螺纹面加工误差沿轴向分布相似性越高，螺纹面加工误差的可重复性越高。
依据上述方法，求解试件1和试件2同侧螺纹面加工误差沿轴向分布行为序列的绝对关联度值，绝对关联度解算结果如下表所示。
由表2可知，左螺纹面加工误差序列与右螺纹面加工误差序列的绝对关联度值各不相同，其绝对关联度值范围为 0 608.8 ～ 0 705.8， 说明同侧螺纹面加工误差沿轴向分布曲线形状相似性低，左螺纹面加工误差可重复性和右螺纹面加工误差可重复性均有待提高。
5左右螺纹面加工误差的一致性评判
车削螺纹时，由于刀具左右刃结构参数和切削参数等因素的不同，左右螺纹面加工误差沿轴向呈不同分布特性。以试件1左右螺纹面大径误差为例，如图1（a）所示，其左右螺纹面大径误差的波动范围虽然都是 -0 017.9 ～ 0 017.4 mm，但其误差沿轴向的分布曲线呈现不同的分布特性。
左右螺纹面加工误差的一致性是指，左右螺纹面加工误差沿轴向分布的相似性，相似性越高，则左右螺纹面加工误差的一致性越高。
以试件1左右螺纹面大径误差为例，选择左右螺纹面中大径误差沿轴向分布保持性最高的序列作为参考序列，与其他序列解算关联度。
当采用相同车削工艺加工 m个螺纹时，依据上述方法，构建m个螺纹的关联度值集合S ε3 ，若关联度值越接近于1，则说明左右螺纹面加工误差沿轴向分布相似性越高，左右螺纹面加工误差沿轴向分布的一致性越高。
依据上述方法，求解试件1和试件2左右螺纹面加工误差沿轴向分布行为序列的灰色绝对关联度。绝对关联度解算结果若下表所示。
由表3可知，试件1与试件2左右螺纹面加工误差序列的绝对关联度值范围分别为 0 519.0 ～ 0 736.0 和 0 631.2 ～ 0 655.0， 左右螺纹面加工误差沿轴向分布曲线的形状相似度低，左右螺纹面加工误差的一致性低。
综上所述，采用上述工艺方案获得的大螺距外螺纹试件1和試件2，其螺纹面加工误差均满足加工精度要求，但其单个螺纹面加工误差绝对关联度值在 0 508.4 ～ 0 730.6 之间，同侧螺纹面加工误差的绝对关联度值在 0 608.8 ～ 0 705.8 之间，左右螺纹面加工误差绝对关联度值在 0 519.0 ～ 0 736.0 之间，该工艺方案不满足工艺可靠性要求。
6工艺可靠性评判方法实验验证
以上述1所述实验方案为工艺方案1，在工艺方案1的基础上改变试件材料、刀具主偏角、后角和切削次数获得工艺方案2。其中，试件材料为45#钢，刀具左刃主偏角为73°46′，后角为5°50′;右刃主偏角为105°;刀具的切削次序为：右刃切削15次，左刃切削21次。采用与工艺方案1相同的加工误差特征点选取方法和解算方法，获得螺纹面加工误差沿轴向的分布曲线如图6和图7所示。
由图6～图8可知，试件3和试件4的左右螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距误差和中径误差均满足螺纹加工精度要求。将图6、图7的螺纹面加工误差分布曲线与图2、图3对比可知，改变工件材料、刀具主偏角、后角和切削次序，螺纹面加工误差沿轴向分布特性发生改变。
采用上述工艺可靠性评判方法对工艺方案2进行评判。螺纹面加工误差关联度值如下所示。
由表4、表5和6可知，工艺方案2得到的大螺距螺纹的单侧螺纹面加工误差绝对关联度值范围为 0 783.2 ～ 0 876.6， 同侧螺纹面加工误差绝对关联度值范围为 0 757.8 ～ 0 888.9， 左右螺纹面加工误差绝对关联度值均范围是 0 759.6 ～ 0 904.3。 对比方案1的螺纹面加工误差绝对关联度值均明显提高，说明工艺方案2的工艺可靠性明显提高。
由表4可知，试件3与试件4的左螺纹面牙型半角误差的绝对关联度值为 0 783.2 和 0 799.6， 试件3的右螺纹面小径误差的绝对关联度值为 0 788.9， 其余绝对关联度值均在 0 802.3 ～ 0 876.6 之间;由表5可知，左螺纹面小径误差、右螺纹面小径误差和左螺纹面螺距误差的绝对关联度值分别为 0 769.1、 0 757.8 和 0 791.6， 其余绝对关联度值均在 0 840.9 ～ 0 888.9 之间。由表6可知，试件3的左右螺纹面小径误差、螺距误差的绝对关联度值分别为 0 788.4 和 0 759.6， 其它左右螺纹面加工误差绝对关联度值均在 0 818.6 ～ 0 904.3 之间。工艺方案2的绝对关联度值水平高，满足工艺可靠性要求。
对比工艺方案1和工艺方案2的切削实验方案和加工误差绝对关联度发现，改变工件材料、刀具主偏角、后角和切削次序会引起加工误差绝对关联度的变化，表明上述評判方法可有效识别大螺距螺纹工艺可靠性。
7结论
1）车削大螺距外螺纹实验结果表明，大螺距外螺纹左右螺纹面加工误差均满足加工精度要求;但螺纹面加工误差沿轴向频繁变动。中径误差和左右螺纹面大径、小径、牙型半角、螺距误差沿轴向的分布呈不稳定的状态，同侧及左右螺纹面加工误差沿轴向分布存在明显的差异。
2）提出一种工艺可靠性评判方法。该方法利用螺纹面加工误差沿轴向的分布特性，采用灰色关联分析方法，定量表征单螺纹面加工误差沿轴向分布的保持性、多螺纹面加工误差沿轴向分布的可重复性和左右螺纹面加工误差沿轴向分布的一致性。
3）工艺可靠性评判结果表明，改变工件材料、刀具主偏角、后角和切削次序，可有效提高螺纹面加工误差绝对关联度值，该评判方法可有效识别和评判大螺距螺纹工艺可靠性。
参 考 文 献：
[1]高峰，郭为忠，宋清玉，等 重型制造装备国内外研究现状[J]. 机械工程学报，2010，19 ： 92
[2]卢蔚民，孙友松，卢怀亮 重型摩擦压力机的再制造方案[J]. 锻压技术， 2013，05 ： 132
[3]LI K，JIANG L，CHEN M Experimental study on the influence of cutting parameters on thread precision of external thread turning[J]. Materials Science Forum，2014，770 ： 7
[4]PIERRE S，FLORESTAN M，JEAN G Experimental study of forming and tightening processes with thread forming screws[J]. Journal of Materials Processing Tech，2011，2124
[5]张义民 机械可靠性设计的内涵与递进[J]. 机械工程学报，2010，14 ： 167
[6]张义民，孙志礼 机械产品的可靠性大纲[J]. 机械工程学报，2014，14 ： 14
[7]胡占齐，解亚飞，刘金超 超重型数控镗铣床精度可靠性研究[J]. 哈尔滨工程大学学报，2011，32（12） ： 1599
[8]邓超，吴军，毛宽民，等 面向大型数控机床的工艺可靠性评估[J].计算机集成制造系统， 2010，10 ： 2250
[9]张根保，葛红玉，刘佳，等 可靠性驱动的装配过程建模及预测方法[J]. 计算机集成制造系统，2012，02 ： 349
[10]匡芬，戴伟，王健，等 基于质量特性演化的工艺可靠性评估[J]. 计算机集成制造系统，2015，08 ： 2124
[11]付桂翠，上官云，史兴宽，等 基于产品可靠性的工艺系统可靠性模型[J].北京航空航天大学学报，2009，01：9
[12]刘勇，刘思峰，JEFFREY F 一种新的灰色绝对关联度模型及其应用[J]. 中国管理科学，2012，20（5）：173
作者：姜彬 王森 李哲 张为 吴培军
机械加工误差管理论文 篇3：
浅析普通机床加工误差
DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2016.24.060
摘 要：机械加工中，加工误差属于发生几率较高的问题，一定范围内的合理误差是可以接受的，但是从产品质量、企业竞争力等角度出发，必须进行合理的加工误差控制。保证产品质量、加工质量满足对应施工要求。该文对机械制造行业中的加工误差进行了原因分析，并对加工的误差种类、控制改进手段等进行了探讨，旨在一定程度上提高机床加工的产品质量，进而提高企业的综合竞争能力。
关键词：机床加工 加工误差 误差分析 机械制造
社会进步带动了机械制造行业的发展，现代机床加工制造中，精度、数量、规模均实现了大幅度增长。数控机床在精密仪器、高端产品的制造中应用较广，但是传统普通零部件仍需普通机床进行加工处理，具有成本低、操作简单的优势，为此加强普通机床的加工精度控制对产品质量的优化具有重大意义。一般情况下，合理范围内的误差是工业允许的，尽量控制误差发展、发生几率，是提高普通机床应用范围、加工精度的关键步骤。文章结合国内工业制造业加工现状，进行了分析，对普通机床的加工误差进行了详细讨论。
1 加工误差及加工精度分析
加工精度是指生产制造业中，实际产品与对应理想设计模型之间的重合满足程度，从零部件的尺寸、形状、相对位置等方面进行有效衡量，属于几何参数。加工误差是指制造产品实际尺寸参数与模型的偏差影响。现代工业加工中，一般借助公差等级进行零部件精度定位。加工精度的等级越小，对应制造精度相对越高，如IT7的加工精度低于IT6。另一方面，加工误差借助具体数字进行衡量，误差小，模型精度高，产品质量更优良，是满足工业需求发展的良性控制。加工生产中，精度、误差均可作为零部件加工质量的评价指标。
2 机床加工的原始误差分析
机床、刀具及加工设备的工艺系统安装后，即会存在一定误差，对应不同操作方法、不同零部件的误差表现形式不同，一般均称为加工误差。工艺系统的原始误差主要有工艺系统的几何误差、定位误差、工艺系统的受力变形引起的加工误差、工艺系统的受热变形引起的加工误差、工件内应力重新分布引起的变形以及原理误差、调整误差、测量误差等。
2.1 主轴回转误差
主轴是机床的核心部件，主轴一端一般进行刀具、夹具的安装，借助回转实现相应工件的转动，进而进行切削等加工。若主轴存在误差，进而会导致加工精度受到负面影响。该误差一般是主轴径向回转引起，原因分析如下：主轴内部同轴弧度偏差引起后续加工误差、主轴承自身误差以及主轴承之间在同轴弧度方面存在误差。
2.2 导轨误差
导轨在垂直范围内的直线度必须保证良好，其直线度误差是各项加工工艺误差的主要原因，对溜板起伏运动、溜板和导轨相对运动的影响较大。另一方面，导轨在水平范围内的直线误差、垂直范围内的平行误差均会引起工艺误差问题。
2.3 加工刀具的误差分析
作为机床加工的必备元件，刀具误差对产品加工精度的影响不容忽视。对于定尺寸刀具、成型刀具的加工制造业，刀具误差的影响更加突出。需要引起注意的是，不是所有加工刀具均会存在误差，普通机床的车刀即属于几何误差可忽略的状况，其加工零部件不会受到精度范围的负面影响。
2.4 对刀误差
普通车床的加工制造中，需要进行对刀操作。一般包括3种方法：调整法、试切法以及采用对刀装置。3种方法中，对刀装置法最为常见，具有速度快的优势。对刀误差指对刀操作中受其他原因影响产生的误差。一般分为3类：对刀引导元件本身的制造误差、对刀夹具的安装误差以及由导引元件自身的尺寸、形状、位置等公差累计造成的误差。
2.5 夹具误差分析
与上述刀具误差类似。夹具作为普通机床中的基础构件，需要保证相对位置的精确，实现加工制造精度的有效提高。一般工业制造中，夹具误差主要是在安装环节、制造环节产生的。如铣床加工中，为了实现零部件要求的精度，必须保证夹具的平行度良好，避免弯折等状况，一旦发现需要及时进行矫正控制。
3 受力原因导致的误差分析
3.1 工艺受力变形导致的误差
普通机床加工中，由于零部件受工艺条件影响，受到外界夹紧力、切削力等作用，导致变形状况较为明显，一定程度上引起工艺系统的形变过于突出，进而引起刀具、零部件之间的相对位置存在误差，准确效果较低，即产生较为明显的加工制造误差。
3.2 工件刚度过小引起的误差
普通机床加工制造中，无法避免外界各种作用力的影响，外界作用效果一方面引起机床变形，同时还会对工件产生负面影响。如跨度大、刚度低的工件，加工制造中在外界夹紧力、惯性力等作用下，发生受力变形状况极为常见。
3.3 夹紧变形导致的误差
普通车床加工制造中，为了避免工件和刀具之间的滑动，避免相对位移引起的误差，需要进行较为合理的装夹处理，夹紧操作中外力影响较为关键。夹紧力的大小、方向、位置等，任一要素不合理都会导致工件发生明显变形，进而引起加工误差的状况。
3.4 受热变形引起的误差分析
机床加工制造中，零部件相对运动较多，会产生大量热量，如切削热、摩擦热等。受现场环境、操作条件的影响，有可能发生热量囤积、无法散热的状况，进而会引起机床受热变形，对加工精度的负面影响不容忽视。工件均匀受热的状况下，对于简单的盘、轴零件进行切削加工时，整体工件受热均匀，热变形较为一致；若工件不均匀受热，如刨、磨操作中，工件单方向受到相对运动引起的热效应，导致上下温差较高，会发生工件单方向的凸起状况，中间或两边翘边现象。冷却后加工表面的平整度差，对薄片类材料的危害尤为明显。
4 控制加工误差的方法分析
实际制造加工中，普通机床的误差无法保证完全避免，但是可进行合理化调整，对精度进行有效提高，大幅度降低不必要的误差现象。对企业工艺技术、加工制造产品、产品性能等均有较为明显的积极影响，是现代加工制造行业的主要关注问题。综合普通车床的误差原因，对应进行一定的方法预防控制，分析如下。
其一，原始误差的改进处理，需要进行刀具、夹具精度控制，避免安装操作、组装环节的误差导致后续产品精度受损；提高主轴部件的精度、滚轴灵活度，避免回转误差的负面影响；其二，加强对刀具材料、刀具参数、切削控制等方面的管理，保证刀具的打磨效果良好，合理使用冷却试剂，避免刀具磨损导致的误差状况；其三，加强对新材料的开发应用，借助科学合理的热处理技术进行零部件内部应力的消除控制，保证对其进行调质、时效处理，该操作需要在精加工之前进行；其四，装夹操作中，需要减低刀具更换次数，尽量保证一把刀具进行多次表面加工处理，减低基准不重合等偏差导致的误差。其五，结构设计方面的优化处理，普通机床的结构设计中，需要保证其零部件刚度合理，避免外界受力变形的负面影响。加强特殊操作的热量问题考虑，避免结构不当导致的热量集中问题。
5 结语
社会经济快速发展，对应各行业的进步较快，为了满足现代工业发展需求，加强普通机床的加工精度控制，提高整体误差预防措施具有重大意义。借助机械产品的精细化管理、误差预防控制手段可一定程度上提高整体加工精度控制，进而实现产品质量性能的提升控制。促进施工工艺、加工方法等不断优化改善，带动机械制造行业的科学发展、稳步提升，实现社会经效益的不断提升。
参考文献
[1] 宋利宝.机床误差对加工精度的影响及改善措施[J].装备制造技术，2012（10）：160-162.
[2] 唐洪莉，王峰.机床加工精度的误差分析[J].中国新技术新产品，2011（6）：164.
[3] 于靖华.基于工艺系统力变形的加工误差计算机辅助分析[J].机床与液压，2010（11）：109-111.
作者：凌海峰